硅纳米晶体发光二极管研制成功

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硅纳米晶体的尺寸仅为几纳米,却具有很高的发光潜力。现在,来自德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和加拿大多伦多大学的科研人员借助硅纳米晶体,成功制造出了高效的硅基发光二极管(SiLEDs),其不含重金属,却能够发射出多种颜色的光。

硅虽然在微电子和光伏产业占据着主导地位,但长期以来其却一直被认为不适合发光二极管的制造。然而,这在纳米尺度却并非正确,由成百上千的原子构成的微小硅纳米晶体能够产生光线,也具备成为高效光发射器的巨大潜力。迄今为止,硅基发光二极管的制造一直局限于红色的可见光谱范围和近红外线,因此制造可发出彩色光的二极管可谓绝对新颖。

KIT科学家发现,通过采用不同大小的单分散的纳米粒子,能够改变二极管所发出光的颜色。其可由深红色光谱区域调谐至橘黄色的光谱区域,外量子效率亦可达1.1%。值得一提的是,制成的硅基发光二极管具有令人惊讶的长期稳定性,这在此前从未实现过。操作组件寿命的增长是因为只采用了同一尺寸的纳米粒子,这能有效增强敏感的薄膜元件的稳定性,而可导致短路的过大尺寸粒子则被排除在外。
 
此款彩色硅基发光二极管还具有不含有任何重金属的优势。与其他使用硒化镉、硫化镉或硫化铅的研究小组不同,科研团队此次采用的硅纳米粒子完全不具毒性,而且地球上的硅储量丰富,成本低廉,更有利于硅基发光二极管的进一步发展。

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